Karakteristik mesin pendingin untuk mendinginkan refrigeran sekunder.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KARAKTERISTIK MESIN PENDINGIN UNTUK
MENDINGINKAN REFRIGERAN SEKUNDER
TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin
JurusanTeknikMesin

Diajukan oleh :
DOMINICUS RICO PUTRANTO
NIM : 085214061

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2013

i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

COOLER ENGINE CHARACTERISTIC TO COOLING
SECONDARY REFRIGERANT

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement
to obtain the SarjanaTeknik degree

Mechanical Engineering Study Program
Mechanical Engineering Department

by
DOMINICUS RICO PUTRANTO
Student Number:085214061

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPATRMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2013

ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

I(ARAKTERISTIK MNSIN PENDINGIN ITNTUK
MENDINGINKAITT REFruGEBAN SEKTINDER

E€5\

W-

Ir. P.K" Purn'adl M.T.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

IGRAKTERISTIK MASIN PENDINGIN T]NTI}K
MENDINGINKAN REFRIGERAN SEKT]NDER
Yang dipersiapkan dan disusun oleh:

NAMA

N.[M

:IX)MIMCUSRICOPUTRANTO
r 085214061

Telah dipertahanknndi

Dewan Penguji

l3

TugasAkhir

Yogyakartn,

'P Jq ti aoB

Falaftas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Yogyafrarta

tv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PERI\IYATAAFI KEASLIAN TUGAS AKHIR

Dengan

ini

saya menyatakao dongan sesungguhaya bahwa dalam Tugas

Atfiir denganjudul:

ffi

MESIN PEF{I}INGIN

U.ry" MEImINGINKAN

RBFRIGERAN SEKUFTI}ER
Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk
meqiadi Serjqfla Telmik pads
Sains dsn Teknoloei

ketahsi

h*an

Jrmrsan

Teknft hilEsiiL Fahtttas
Sejauh yang saya

,dip#likasikan di

Universitas

bagim

Dibuatdi

:

Pad*Aaggal

:

Pe,nulis

Dominicus Rico Putranto

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta :
Nama

: DOMINICUS RICO PUTRANTO

KARAKTERISTIK MESIN PENDINGIN UNTUK MENDINGINKAN
REFRIGERAN SEKUNDER
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media
lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas
dan memublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis
tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya
selama tetap menyantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di

: Yogyakarta

Pada tanggal : 5 September 2012

Yang menyatakan,

vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

INTISARI
Saat ini mesin pendingin sangat penting dalam kehidupan sehari-hari
terutama di daerah beriklim tropis khususnya Indonesia. Mesin pendingin dapat
digunakan untuk pengkondisian udara ataupun mendinginkan bahan makanan dan
minuman. Mengingat peran dan pentingnya mesin pendingin secara umum, maka
diperlukan pengetahuan tentang pembuatan dan pengembangan mesin pendingin.
Mesin pendingin yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari menggunakan
kompresor dan menggunakan listrik sebagai energi penggeraknya. Tujuan
pembuatan mesin pendingin untuk melihat unjuk kerja mesin pendingin yang
mendinginkan refrigeran sekunder.
Model mesin pendingin yang digunakan disini adalah mesin pendingin
dengan pemanasan dan pendinginan lanjut yang melilitkan pipa kapiler keluar

kondensor dengan bagian keluar evaporator. Mesin pendingin ini digunakan untuk
mendinginkan refrigeran sekunder yang kemudian untuk mendinginkan air.
Pengujian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta. Data yang diambil dalam pengujian mesin pendingin adalah tekanan
kerja, suhu di tiap bagian keluar komponen mesin pendingin, suhu refrigeran
sekunder dan suhu air.
Hasil perhitungan dari mesin pendingin berupa kerja kompresor, kerja
evaporator, kerja kondensor, dan COP (Coefficient of Perfomance) dari mesin
pendingin. Dari mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan lanjut
yang dibuat didapat hasil perhitungan pada waktu (t)=30 menit kerja kompresor
44,194 kJ/kg, kerja evaporator 167,472 kJ/kg, kerja kondensor 211,667 kJ/kg dan
didapat nilai COP mesin pendingin dengan pemanasan lanjut dan pendinginan
lanjut sebesar 3,79.
Kata Kunci : Kerja kompresor, COP , pemanasan lanju, pendinginan lanjut.

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena
rahmat yang diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga semuanya
dapat berjalan dengan lancar dan baik.
Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap
mahasiswa Jurusan Teknik Mesin sebagai syarat untuk mendapatkan gelar sarjana
S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, akhirnya Tugas Akhir
ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap
kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Bapak Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., sebagai Dosen Pembimbing Tugas
Akhir, Pembimbing Akademik, dan selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Kepala Laboratorium Konversi Energi, Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T.,
untuk dukungan dan saran yang penulis dapatkan.
4. Bapak Y.M. Surono Putranto dan Ibu Maria H.B selaku orang tua penulis dan
keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah
mendukung dan memberi semangat penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala
bantuanya.
Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari
sempurna. Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan
demi penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang penulis harapkan
semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Yogyakarta, 5 September 2012

Penulis

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL
TITLE PAGE

……………...……………………………….. i
…………….......……………............……………….. ii

HALAMAN PENGESAHAN

……….....…....……………………… iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI

……….……............………………… iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

..................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ……………...............
INTISARI

………………..…………………………………….. vii

KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI

………………..........………............………. viii

………..........…..............………..…............……….. x

DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL

vi

........................................................................ xi
.................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

……...……………………………………….. 1

1.1

Latar Belakang .……………………………………………………… 1

1.2

Tujuan ........................………………………………………………. 2

1.3

Batasan Masalah

1.4

Manfaat Pelaksanaan Tugas Akhir

..……………………………………………... 3
................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DASAR TEORI ...........…….…………. 5
2.1. Bahan Pendingin (Refrigeran) . . . . . . ………………………………... 5

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.2. Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap standar .....................……….... 8
2.3. Siklus Pendingin Kompresi Uap

………….................................. 10

2.4. Pendinginan Lanjut ………….……..................................................…. 12
2.5. Pemanasan Lanjut …………………….………………………………... 13
2.6. Penggunaan Refrigeran Kedua ................................................................ 15
2.7. Beban Pendingin

.............................…………………………...... 16

2.8. Proses Perubahan Fase .............................…………………………...... 17
2.9. Perpindahan Kalor

.............................…………………………..... 18

2.9.1. Perpindahan Kalor Konveks

…………………………….................... 18

2.9.2. Perpindahan Kalor Konduksi

................................................................ 21

2.10. Isolator

…………………....................................................................... 22

2.11. Rumus-Rumus Perhitungan

.................................................................. 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

..........…………….…….....……. 26

3.1. Komponen-Komponen Mesin Pendingin ........…………………………. 26
3.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Alat ...............…...………………….... 33
3.3. Pembuatan Mesin Pendingin

……………………………….................. 39

3.4. Cara Pengambilan Data . ………..................…………….....…..........…. 44
3.5. Cara Pengolahan Data ..........…….................……………………...….... 46
3.6. Cara Mendapatkan Kesimpulan .............................................................. 47

BAB IV HASIL PENGAMBILAN DATA DAN PERHITUNGAN..….......... 48
4.1

Data Hasil Percobaan ………............………...……...........…....…….. 48

xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4.2

Pengolahan Data Dan Perhitungan .......... ....………………………….... 49

4.3

Hasil Pembahasan . ……………..........................................…...……….. 54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..............………………………….... 58
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran

……............…………………………........…………….. 58

……............……............……………................……………….. 59

DAFTAR PUSTAKA

…………….………………...………....……….. 60

LAMPIRAN ………..…………………………………...………………......... 61

xii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.

Skema Siklus Kompresi Uap Standar ……...................…...... 10

Gambar 2.2.

Diagram T-s Sistem Standar

Gambar 2.3.

Diagram P-h Sistem standar ………………………………… 11

Gambar 2.4.

Diagram P-h dan T-s Pemanasan Dan Pendinginan Lanjut ….. 14

Gambar 2.5.

Skema Mesin Pendingin Dan Pemanasan Lanjut …………….. 14

Gambar 2.6.

Rangkaian Mesin Pendingin Dengan Refrigeran Kedua ……... 15

Gambar 2.7

Contoh Perpindahan Kalor Konveksi ......................................... 19

Gambar 2.8

Contoh Perpindahan Kalor Konveksi …………………………. 19

Gambar 2.9

Contoh Perpindahan Kalor Konduksi …………………………. 21

........................................…..... 11

Gambar 2.10 Diagram Tekanan-entalpi R-134a .....................................…… 25
Gambar 3.1

Kompresor

......................................................................…... 26

Gambar 3.2

Kondensor

.....................................................….. 27

Gambar 3.3

Pipa kapiler

.....................................................….. 28

Gambar 3.4.a Pipa kapiler Dililitkan

.....................................................….. 29

Gambar 3.4.b Pipa kapiler Diisolasi

.....................................................….. 29

Gambar 3.5

Evaporator

.....................................................….. 30

Gambar 3.6

Filter

.....................................................….. 30

Gambar 3.7

Pompa

.................................................................….. 31

Gambar 3.8

Pipa Tembaga

................................................................….. 32

Gambar 3.9

Tabung Air

Gambar 3.10 Tuber Cutter

..................................................................….. 32
…………………………………………….. 33
xiii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.11 Pipa Pelebar

……………………………………………... 34

Gambar 3.12 Tang

……………………………………………... 34

Gambar 3.13 Pompa Vakum.......................................................................…... 35
Gambar 3.14 Manifold Tekanan Tinggi.....................................................….. 36
Gambar 3.15 Manifold Tekanan Rendah....................................................….. 36
Gambar 3.16 Alat Las
Gambar 3.17 Bahan Las

.......................................................................….. 37
....................................................................….. 38

Gambar 3.18 Diagram Alir Tahap Pembuatan Mesin Pendingin
Gambar 3.19 Proses Pengelasan

.......….. 38

.......................................................….. 39

Gambar 3.20 Proses Pemvakuman

...................................................….. 41

Gambar 3.21 Proses Pengisian Refigeran

.........................................….. 42

Gambar 3.22 Skema Pengukuran

........................................................….. 43

Gambar 3.23 Termometer Digital

.....................................................….. 45

Gambar 3.24 Clamp meter

………………………………………. 45

Gambar 3.25 Proses Pengambilan Data

.............................................….. 46

Gambar 4.1

Skema Pengukuran

…………………………………… 49

Gambar 4.2

Titik Pencarian h1, h2 , h3, dan h4

Gambar 4.3

Grafik Hubungan Kerja Kompresor Dengan Waktu ………….. 54

Gambar 4.4

Grafik Hubungan Panas Yang Dilepas Kondensor Dengan

……………………..…….. 51

Waktu…………………………………………………………... 55
Gambar 4.5

Grafik Hubungan Panas Yang Diserap Evaporator Dengan
Waktu…………………………………………………………... 56

Gambar 4.6

Grafik Hubungan COP Dengan Waktu ………………………. 57

xiv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data Hasil Percobaan

...................................….…………….. 48

Tabel 4.2. Data Nilai Entalpi (Btu/lb)...................................…………….….. 50
Tabel 4.3. Data Nilai Entalpi (kJ/kg) ………………………………………... 50
Tabel 4.4. Data Hasil Hitungan

……………………………………….... 53

xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah
Saat ini mesin pendingin sangat penting dalam kehidupan sehari-hari
terutama di daerah beriklim tropis khususnya Indonesia. Mesin pendingin
merupakan suatu peralatan yang banyak dijumpai pada setiap rumah tangga,
rumah sakit, perindustrian, supermarket, penginapan, perkantoran, tempat-tempat
hiburan dan bahkan di berbagai alat transportasi. Mesin pendingin dapat berfungsi
sebagai : refrigerator, freezer, air conditioner (AC).
Refrigerator atau kulkas digunakan orang untuk mendinginkan sayur mayur,
daging, minuman, buah-buahan, telur, dan lain-lain. Kulkas juga dapat digunakan
untuk membeku air dan daging karena tipe dan kapasitasnya bermacam-macam.
Biasanya banyak digunakan di rumah tangga karena sangat membantu para ibu
rumah tangga untuk menyimpan persediaan makanan sehari-hari dan terhindar
untuk pergi ke pasar tiap hari.
Freezer, jenis hampir mirip dengan kulkas, hanya saja kapasitasnya lebih
besar dan suhunya lebih rendah. Freezer biasanya digunakan untuk membekukan
air, dan daging sehingga dapat bertahan selama berhari-hari. Selain itu, mesin
pembeku juga bisa membantu dalam hal pengiriman suatu bahan makanan
ataupun buah-buahan.
Air conditioner (AC) diigunakan untuk mendinginkan udara dalam suatu
ruangan agar lebih baik dan lebih nyaman. Kondisi udara yang nyaman meliputi
1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

suhu, kelembaban, distribusi dan kecepatan udara. AC juga bisa ditempatkan di
dalam suatu alat transportasi (mobil, bus, pesawat, kereta api) agar orang yang
berada di dalamnya dapat menikmati perjalanan dengan nyaman.
Selain itu, mesin pembeku juga dapat digunakan untuk membuat es dengan
kapasitas produksi sesuai yang diinginkan. Apabila ingin memproduksi es dengan
kapasitas kecil, dapat menggunakan ice maker.
Semakin majunya zaman, mesin pendingin juga dipakai untuk olah raga.
Contohnya adalah ice skating, karena membutuhkan pembekuan air yang
digunakan untuk lantai. Olah raga ice skating dapat dilakukan dimana saja dan
kapan saja dan tidak harus dilakukan pada tempat yang bersuhu dingin dan
bermusim salju. Mesin pendingin juga dapat digunakan untuk membuat tempattempat wisata dengan bernuwansa musim salju atau ice.
Mesin pendingin juga dapat digunakan di perindustrian yaitu sebagai
pendingin mesin – mesin yang ada dalam suatu industri. Sehingga mesin-mesin
tidak perlu berhenti beroprasi dikarenakan panasnya mesin akibat lamanya proses
pengoperasian.
Mengingat peranan mesin pendingin yang sangat penting dikehidupan rumah
tangga perkantoran, perindustrian, rumah sakit, olah raga dan hiburan, maka
penulis berkeinginan untuk mengerti, memahami dan mengenal cara kerja beserta
dengan karakteristik mesin pendingin.

2

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

1.2. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian dari tugas akhir ini adalah :
1. Membuat mesin pendingin siklus kompresi uap dengan pemanasan dan
pendinginan lanjut yang dipergunakan untuk mendinginkan refrigeran
sekunder.
2. Mengetahui

karakteristik

mesin

pendingin

dengan

menggunakan

refrigeran primer dan refrigeran sekunder.
3. Menghitung kerja kompresor, panas yang dilepas kondensor dan panas
yang dihisap evaporator dari mesin pendingin.
4. Mengetahui karakteristik COP dari mesin pendingin.
1.3. Batasan Masalah
Batasan permasalahan tersebut antara lain :
1. Dalam mesin pendingin terdapat komponen utama yaitu : kompresor,
kondensor, pipa kapiler, filter, evaporator dan tempat untuk membekukan
air.
2. Refrigeran yang dipergunakan dalam mesin pendingin adalah refrigeran
primer (freon 134a) dan refrigeran sekunder ( aethylenglycol ).
3. Karakteristik mesin pendingin yang digunakan untuk menghitung COP
didasarkan pada kondisi ideal kerja siklus kompresi uap dari mesin
pendingin dengan proses kompresi yang berlangsung dengan entropi
konstan dan proses penurunan tekanan yang berlangsung dengan nilai
entalpi yang konstan.

3

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat pelaksanaan tugas akhir bagi penulis adalah :
1. Sebagai bekal pemahaman terhadap mesin pendingin bersiklus kompresi
uap.
2. Mampu memahami karakteristik mesin pendingin dengan menggunakan
refrigeran primer dan refrigeran sekunder.
3. Dapat dipergunakan sebagai referensi atau tolok ukur bagi orang lain yang
ingin penelitian mesin pendingin dengan refrigeran primer dan refrigeran
sekunder.

4

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI
2.1 Bahan Pendingin (Refrigeran)
Bahan pendingin (refrigeran) sangat diperlukan untuk proses pendinginan
pada mesin pendingin. Refrigeran adalah zat pendingin atau fluida yang berperan
penting pada mesin pendingin yang digunakan untuk penyerapan panas melalui
perubahan fase dari cair ke gas (evaporasi) dan membuang panas melalui
perubahan fase dari gas ke cair (kondensasi). Refrigeran juga sering disebut
sebagai pemindah panas. Refrigeran akan mengalami perubahan fase dari cair ke
gas dan setelah beberapa proses akan kembali lagi ke bentuk awalnya (cair).
Secara umum refrigeran dapat dibagi menjadi dua kelompok besar yaitu :
1. Refrigeran primer.
Refrigeran primer adalah refrigeran yang dipergunakan sebagai fluida
kerja mesin pendingin yang mempergunakan siklus kompresi uap.
Refrigeran yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
HFC 134a (CH3CH2F), merupakan alternatif pengganti freon-12 / R-12
karena tidak mudah meledak dan tingkat kandungan racun rendah,
digunakan untuk pengkondisian udara, lemari es dan pendingin air. suhu
pendinginan sampai – 96,6°C. Titik didihnya mencapai 217°C.

5

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2. Refrigeran sekunder
Refrigeran sekunder adalah fluida yang didinginkan oleh mesin pendingin
langsung, yang kemudian refrigeran ini mendinginkan objek yang ingin
didinginkan. Refrigeran sekunder tidak mengalami perubahan fase, tetapi
dapat mengalami perubahan suhu bila menyerap kalor. Fluida yang
o

digunakan biasanya larutan dengan titik beku dibawah 0 C. Refrigeran
sekunder yang digunakan adalah glikol etilen, glikol propilen, dan kalsium
klorida. Meskipun ada refrigeran kedua yang memiliki titik beku dibawah
o

0 C seperti air yang dipergunakan untuk mendinginkan udara. Refrigeran
skunder yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
Aethylenglycol (CH2OHCH2OH), merupakan fluida yang cukup baik
untuk penelitian ini karena memiliki titik didih 198,1 ºC dan titik bekunya
mencapai -10,8 ºC. Fluida ini digunakan untuk mendinginkan objek yang
terdapat di wadah lain.
Sedangkan saat ini refrigeran yang digunakan dalam masyarakat dapat
digolongkan menjadi tiga bagian yaitu :
1. HFC (Hydro Fluoro Carbon), yang terdiri dari hidrogen, fluorin, dan

karbon. Bisa saja digunakan untuk menggantikan posisi freon karena tidak
menggunakan atom chlor (Cl) yang dapat merusak lapisan ozon.
2. HCFC (Hydro Cloro Fluoro Carbon), merupakan refrigeran yang dapat

merusak lingkungan karena mengandung jumlah minimal klorin. HCFC
terdiri dari hidrogen, klorin, fluorin, dan karbon.

6

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3. CFC (Cloro Fluoro Carbon), merupanakan refrigeran yang paling berbaya

terhadap lapisan ozon karena jumlah kaporit tinggi. CFC mengandung
klorin, fluorin dan karbon.
Syarat-syarat bahan pendingin (refrigeran) dalam suatu sistem refrigerasi :
1. Tidak beracun, berwarna dan berbau.
2. Bukan termasuk bahan yang mudah terbakar.
3. Tidak menyebabkan korosi pada material.
4. Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor.
5. Memiliki stuktur kimia yang stabil.
6. Memiliki titik didih yang rendah.
7. Memiliki tekanan kondensasi yang rendah.
8. Memiliki tingkat penguapan yang rendah.
9. Memiliki kalor laten yang rendah.
10. Memiliki harga yang relatif murah dan mudah diperoleh
Dari beberapa sifat diatas, refrigeran yang

secara umum diusulkan dalam

penggunaan sebuah sistem pendingin adalah refrigeran jenis HFC (hydro fluoro
carbon) atau R-134a. Secara khusus sifat dari refrigeran 134a adalah sebagai
berikut.
1. Tidak beracun, berwarna dan berbau.
2. Tidak mudah terbakar.
3. Tidak merusak lapisan ozon.
4. Memiliki kestabilan yang tinggi.
5. Mudah diperoleh.

7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.2. Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap Standar
Mesin pendingin adalah suatu mesin yang didalamnya terjadi siklus
perubahan panas dan tekanan. Salah satu mesin pendingin yaitu mesin pendingin
dengan siklus kompresi uap standar. Mesin pendingin menggunakan refrigeran
yang bersikulasi menyerap dan melepaskan panas, serta terjadi perubahan tekanan
rendah menjadi tekanan tinggi, dan dari tekanan tinggi menjadi tekanan rendah.
Sirkulasi tersebut berulang secara terus menerus.
Komponen utama mesin pendingin dengan sistem kompresi uap terdiri dari :
evaporator, kompresor, kondenser, pipa kapiler dan peralatan tambahan yaitu
filter.
1. Kompresor
Kompresor berfungsi untuk menaikan tekanan freon dari tekanan rendah
ke tekanan tinggi. Kompresor merupakan bagian terpenting pada mesin
pendingin. Pergerakannya dengan menghisap sekaligus memompa freon
sehingga terjadilah sirkulasi freon yang mengalir dari pipa‐pipa mesin
pendingin. Kompresor yang sering digunakan pada mesin pendingin
adalah jenis hermetik. Kontruksi dari kompresor jenis ini menempatkan
motor listrik dengan komponen mekanik ada dalam satu rumah. Fase
refrigeran ketika masuk dan keluar kompresor berupa gas. Kondisi gas
keluar kompresor berupa uap panas lanjut.

8

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2. Evaporator
Evaporator adalah tempat terjadinya penguapan refrigeran dari cair
menjadi gas. Pada saat proses memerlukan energi kalor. Energi kalor
diambil dari lingkungan evaporator (benda atau cairan yang terdapat di
dalam evaporator). Evaporator berbentuk pipa yang dikontruksikan
sedemikian rupa. Proses penguapan freon di evaporartor berlangsung
pada tekanan dan suhu tetap. Jenis evaporator yang dipakai pada mesin
pendingin adalah tabung.
3. Kondensor
Kondensor bekerja terbalik dengan evaporator yaitu merubah fase
refrigeran dari gas menjadi cair. Pada kondensor berlangsung dua proses
utama yaitu proses penurunan suhu refrigeran dari gas panas lanjut ke gas
jenuh dan proses dari gas jenuh ke cair jenuh. Proses pengembunan
refrigeran dari kondisi gas jenuh ke cair jenuh berlangsung pada suhu
yang tetap. Kalor yang dilepaskan kondenser dibuang keluar melalui
permukaan rusuk-rusuk dan diambil oleh udara sekitar. Kondensor yang
sering dipakai pada mesin pendingin kapasitas kecil adalah jenis pipa
dengan jari-jari penguat, pipa dengan pelat besi dan pipa-pipa dengan
sirip-sirip.
4. Pipa kapiler
Pipa kapiler adalah alat ekspansi yang berguna untuk menurunkan
tekanan refrigeran cair dan untuk mengatur aliran refrigeran ke
evaporator. Pipa kapiler merupakan pipa yang berdiameter paling kecil

9

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

dibandingkan dengan pipa-pipa lainnya. Diameter untuk pipa kapiler
yaitu 0,26 mm atau 0,28 mm. Pipa kapiler berfungsi untuk menurunkan
tekanan refrigeran cair yang mengalir di dalamnya. Kerusakan mesin
pendingin paling banyak dijumpai pada pipa kapiler yaitu kalau bocor dan
tersumbat. Pemasangannya diantara kondensor dan evaporator.
5. Filter
Filter adalah alat penyaring kotoran-kotoran yang melewati sebuah sistem
pendingin, sehingga tidak menyumbat pipa kapiler yang akan dilewati.
Filter juga berfungsi untuk menangkap uap air yang akan masuk ke dalam
system. Bentuk umum dari filter berupa tabung kecil dengan diameter
antara 12 - 15 mm dan panjangnya kurang dari 14 - 15 cm.
2.3. Siklus Pendingin Kompresi Uap
Tahapan siklus pendingin kompresi uap terdiri dari kompresi, kondensasi,
ekspansi, dan evaporasi. Berikut adalah skema alir siklus kompresi uap pada
Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Skema Siklus Kompresi Uap
10

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Proses dari skema alir siklus kompresi uap (Gambar 2.1.) adalah :
a) 1-2 ( proses kompresi)
Proses kompresi adalah proses penekanan dan penghisapan media
pendingin (refrigeran). Proses ini dilakukan oleh kompresor.
b) 2-3 ( proses kondensasi)
Proses yang berlangsung di dalam kondensor. Prosesnya adalah dengan
pengembunan media pendingin (refrigeran).
c) 3-4 ( proses ekspansi)
Proses yang berlangsung di dalam katup ekspansi atau pipa kapiler.
Prosesnya adalah menurunan tekanan media pendingin (refrigeran).
d) 4-1 ( proses evaporasi)
Proses yang terjadi di dalam evaporator. Prosesnya adalah penguapan
media pendingin (refrigeran).
Siklus mesin pendingin dengan kompresi uap standar (ideal) dapat dilihat
pada diagram T-s ( gambar 2.2.) dan diagram P-h ( gambar 2.3.).

Gambar 2.2. Diagram T-s

Gambar 2.3. Diagram P-h

11

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Keterangan proses pada Gambar 2.2. dan Gambar 2.3.
Proses 1-2

: Kompresi adiabatik dan reversible dari uap jenuh menuju
tekanan kondenser.
Proses adiabatik adalah proses perubahan dimana tidak
ada pengaruh panas dengan sekitarnya.
Reversible adalah proses yang dalam arah sebaliknya
kembali suhunya.

Proses 2-2’

: Penurunan suhu refrigeran.

Proses 2’-3

: Kondensasi (pelepasan panas) reversible pada tekanan
konstan dan pengembunan.

Proses 3-4

: Ekspansi tidak reversible atau isentalpik pada entalpi
konstan.

Proses 4-1

: Evaporasi (penyerapan kalor) isothermis.

2.4. Pendinginan Lanjut
Pendinginan lanjut adalah proses untuk mengkondisikan agar freon
(refrigeran) yang keluar dari kondenser benar-benar dalam kondisi cair. Proses
Pengkondisian ini diperlukan agar ketika freon (refrigeran) masuk ke dalam pipa
kapiler tidak bercampur dengan gas dan tidak menimbulkan masalah pada sistem
pendingin. Jika freon dalam kondisi cair, maka akan memudahkan freon mengalir
di dalam pipa kapiler. Secara teoritis, adanya pendinginan lanjut akan
memperbesar nilai COP suatu mesin pendingin.
2.5. Pemanasan Lanjut
Proses pemanasan lanjut adalah proses untuk mengkondisikan agar freon
yang keluar dari evaporator dalam kondisi benar-benar berbentuk gas. Dengan
adanya proses pemanasan lanjut, maka freon tidak akan dalam kondisi campuran

12

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

antara gas dan cair sehingga secara teoritis dapat menaikan nilai COP. Pemanasan
lanjut dapat terjadi pada dua bagian yaitu evaporator (hal ini akan meningkatkan
efek pendinginan) dan pipa isap di luar evaporator. Pada bagian luar pipa isap
evaporator ada dua kemungkinan, yang pertama di dalam ruang yang didinginkan
(akan membantu penyerapan kalor) dan yang kedua di luar ruang yang
didinginkan (tidak menguntungkan). Jika terjadi pemanasan lanjut maka volume
spesifik uap bertambah besar sehingga nilai Q (beban pendinginan) berkurang dan
RE bertambah. Selain itu, dengan adanya pemanasan lanjut maka akan merubah
nilai kerja kompresor atau Wk (dapat bertambah atau berkurang, tergantung pada
To dan jenis refigeran yang digunakan). Berikut Gambar 2.4 menunjukkan
diagram T-s dan P-h untuk sebuah sistem pendingin dengan pendinginan lanjut
dan pemanasan lanjut :

Gambar 2.4. Diagram T-s dan P-h Pemanasan Lanjut dan Pendinginan Lanjut.
Skema dari mesin pendingin dengan pendinginan lanjut dan pemanasan lanjut
dapat dilihat pada Gambar 2.5. :

13

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.5. Ske
Skema Mesin Pendingin Dengan Pendinginann L
Lanjut Dan
Pemanasan Lanjut.
Keterangan Gambarr 2.5. :
1

: Kompresor

2

: Kondensor

3

: Filter

4

: Evaporator

A

: Pipa kapiler yang keluar dari konde
kondensor kemudian
dililitkan ke saluran masuk kompresor.

Dengan demiki
ikian pemanasan lanjut pada skema mesin pendi
pendingin ini dapat
membuat refigerann yyang masuk ke dalam kompresor benar-bena
enar dalam wujud
gas.

14

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.6. Penggunaan Refrigeran kedua
Refrigeran sekunder disini digunakan untuk mendinginkan objek yang ada
di tabung. Refrigeran yang digunakan berupa aethylenglycol yang titik bekunya
dibawah titik beku air. Refrigeran di pompa dan dialiri melalui pipa tembaga yang
dililitkan kesebuah tabung yang berisi air. Rangkaiannya dapan dilihat lebih jelas
pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Rangkaian Mesin Pendingin Dengan Refrigerant Kedua.
Keterangan Gambar 2.6. :
1

: Kompresor

2

: Kondensor

3

: Pipa kapiler

4

: Evaporator

5

: Pompa

6

: Pipa tembaga

7

: Tabung air

15

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Panah hitam

: Menunjukan jalannya laju aliran refrigeran primer.

Panah hijau

: Menunjukan jalannya laju aliran refrigeran

sekunder.
2.7. Beban Pendinginan
Beban pendinginan adalah beban yang diterima suatu sistem untuk
mendinginkan sesuatu. Tugas unit pendingin adalah menjaga kondisi suatu fluida
agar berada pada suhu tertentu yang umumnya lebih rendah dari temperatur
lingkungannya. Beban pendingin dapat dibagi menjadi dua bagian khusus yaitu :
1. Panas laten (latent heat)
Panas laten adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu materi
karena adanya perubahan wujud (fase). Sebagai contoh air yang sudah
didinginkan sampai 0°C kemudian didinginkan lagi sampai menjadi es
pada suhu 0°C, sehingga terjadi perubahan wujud (fase) dari cair
menjadi padat.
2. Panas sensible (sensible heat)
Panas sensible adalah panas yang diterima atau dilepaskan suatu
materi akibat adanya perubahan suhu. Misalkan air dengan suhu 100°C
didinginkan menjadi 0°C (masih dalam keadaan cair). Panas yang
diterima untuk menurunkan suhu dari 100°C menjadi 0°C

(masih

bentuk air) disebut panas sensible.

16

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.8 Proses Perubahan Fase
Secara umum proses perubahan fase dapat berlangsung karena adanya
pengaruh temperatur. Perubahan fase banyak terjadi dalam kehidupan sehari-hari.
Misalnya perubahan cair ke padat, gas ke cair, padat ke gas dan lain sebagainya.
Namun dalam suatu sistem mesin pendingin hanya berlangsung dua perubahan
fase yaitu pengembunan ( gas ke cair) dan penguapan (cair ke gas).
Proses pengembunan ( kondensasi ) adalah proses berubahnya fase dari zat
gas (uap) menjadi wujud zat cair. Perpindahan kalor pengembuanan dipengaruhi
oleh besarnya laju konsentrasi massa uap air yang berubah menjadi air (massa
yang terkondensasi). Pengembunan juga terjadi akibat dari uap jenuh yang
bersentuhan dengan permukaan yang dingin (suhu permukaan suatu plat lebih
rendah dari suhu jenuh uap) akan terjadi kondensasi pada permukaan plat, hal ini
berarti uap jenuh tersebut melepaskan kalor latennya, dan karena pengaruh
gravitasi kondensat akan mengalir kebawah.
Proses penguapan (evaporasi) adalah proses berubahnya fase dari zat cair
menjadi wujud gas (uap). Penguapan juga berarti perpindahan massa zat cair ke
atas dengan adanya gradien temperatur antara permukaan zat cair dengan udara
diatasnya. Hal ini merupakan peristiwa konveksi alami. Konveksi alami terjadi
akibat adanya efek gaya apung yang bekerja pada fluida. Efek gaya apung
merupakan mekanisme yang terjadi karena adanya gradien massa jenis. Massa
jenis akan menurun jika temperatur fluida meningkat, begitu juga sebaliknya
temperatur meningkat maka massa jenis fluida akan menurun. Fluida yang ringan
(memiliki massa jenis yang rendah) akan menempati posisi yang lebih diatas.

17

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Sehingga jika terus menerus diberi panas maka temperatur fluida akan terus
meningkat dan massa jenisnya akan terus menurun dan terjadilah penguapan.
2.9 Perpindahan Kalor
Perpindahan panas (heat transfer) adalah ilmu yang mempelajari
perpindahan energi sebagai akibat dari adanya perbedaan temperatur diantara dua
medium. Sebagai contoh perbedaan temperatur pada kedua medium plat padat,
atau medium padat dengan fluida. Energi yang berpindah disebut dengan istilah
kalor (heat). Kalor (heat) bergerak dari temperatur tinggi ke temperatur rendah.
Proses ini akan berlangsung secara terus menerus sampai tidak ada perubahan
temperatur diantara kedua medium tersebut. Perpindahan kalor dapat terjadi
dengan berbagai cara seperti perpindahan kalor konveksi, perpindahan kalor
konduksi dan radiasi.
2.9.1. Perpindahan Kalor Konveksi
Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara
permukaan padat dengan fluida yang mengalir disekitarnya. Perpindahan kalor
konveksi membutuhkan media (fluida atau gas) yang digunakan untuk
mengalirkan kalor. Contoh perpindahan kalor secara konveksi dapat dilihat saat
proses perebusan air. Gambar 2.7. dan gambar 2.8. menunjukkan contoh
perpindahan kalor secara konveksi.

18

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.7. Contoh Perpindahan Kalor Konveksi

Gambar 2.8. Perpindahan Kalor Konveksi.
Persamaan perpindahan panas konveksi dikenal sebagai hukum newton
untuk pendinginan, yang dirumuskan sebagai berikut:
q = h .A (Ts − T∞)

.....................................................(2.1)

Ketereangan :
q

= laju perpindahan kalor (W)

h

= koefisien perpindahan panas konveksi W/(m².C)

A

= luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida (m²)

19

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Ts

= temperatur plat (C)

T∞

= temperatur fluida yang mengalir di permukaan (C)

Perpindahan kalor secara konveksi terjadi pada udara atau fluida yang mengalir
(zat cair dan gas) dan tidak dapat berlangsung pada benda padat. Perpindahan
kalor secara konveksi ada dua macam yaitu konveksi paksa dan konveksi bebas.
1. Konveksi bebas / konveksi alamiah (free convection / natural convection)
Perpindahan panas yang disebabkan oleh perbedaan masa jenis dan tidak
adanya tenaga atau peralatan bantu dari luar yang mendorong.
Contoh: plat panas dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada sumber
gerakan dari luar.
2. Konveksi paksa (forced convection)
Konveksi paksa berlawanan dengan konveksi bebas. Pada konveksi paksa
perpindahan panas aliran gas atau cairan disebabkan adanya tenaga atau
peralatan bantu dari luar. Contoh: plat panas diberi aliran air atau udara
dengan blower.
2.9.2. Perpindahan Panas Konduksi
Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan panas jika panas
mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya rendah, dengan
media pengantar panas tetap. Perpindahan panas konduksi dapat berlangsung pada
benda padat,cair dan gas. Contoh perpindahan panas konduksi pada dinding yang
mempunyai permukaan dinding-dinding yang berbeda, seperti pada Gambar 2.9.

20

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.9. Contoh Perpindahan Kalor Konduksi
Persamaan laju umum untuk perpindahan panas dengan cara konduksi
dikenal dengan hukum Fourier yang dirumuskan sebagai berikut:

q = -k.A.

= - k.A.

(

)
△

= k.A.

(

)
Δ

................................(2.2)

Keterangan :
q

= laju perpindahan panas (W)

=

(

)
△

= gradien suhu perpindahan panas(-C/m)

k

= konduktivitas thermal bahan (W/m.C)

A

= luas permukaan yang tegak lurus arah perpindahan
kalor (m²)

Nilai minus (-) dalam persamaan 2.2 menunjukkan bahwa panas selalu
berpindah ke temperatur yang lebih rendah.

21

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.10. Isolator
Isolator adalah bahan yang dipergunkan untuk mencegah keluarnya kalor dari
pipa kapiler menuju evaporator. Isolator yang baik harus memiliki sifat tidak
mudah menghantarkan termal atau memiliki nilai konduktivitas termal yang
rendah. Isolator dalam kehidupan sehari-hari ada yang memiliki sifat tahan suhu
panas dan ada juga isolator yang tahan terhadap suhu dingin. Pada persoalan
mesin pendingin ini dipilih isolator gabus karena gabus tahan terhadap suhu
dingin. Sifat-sifat gabus adalah sebagai berikut:
a. Memiliki massa jenis = 9 (kg/m3)
b. Memiliki kalor jenis = 1,3 – 1,45 (kJ/kg oC)
c. Memiliki nilai konduktivitas termal bahan = 0,033 (W/m oC)
2.11. Rumus – Rumus Perhitungan
Dalam analisa unjuk kerja mesin pendingin diperlukan beberapa rumusan
perhitungan, antara lain sebagai berikut :
1) Kerja Kompresor
Besarnya kerja kompresor per satuan massa refrigeran dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan :
Win = h2– h1

..................................................................………..(2.3)

Dimana : Win = besarnya kerja kompresor (kJ/kg)
h1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)

22

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

h2= entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
2) Kerja Kondensor
Besarnya panas per satuan massa refrigeran yang dilepas kondensor dapat
dihitung dengan persamaan :
Qout = h2 – h3

........................................................................(2.4)

Dimana : Qout = besarnya panas dilepas di kondensor (kJ/kg)
h2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
h3 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg)
3) Kerja Evaporator
Besarnya panas per satuan massa refrigeran yang diserap evaporator dapat
dihitung dengan persamaan :
Qin = h1 – h4

...................................................................……(2.5)

Dimana : Qin = besarnya panas yang diserap di evaporator (kJ/kg)
h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg)
h4 = entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

4) COP (Coefficient of Performance)
COP dipergunakan untuk menyatakan perfoma (unjuk kerja) dari siklus
refrigerasi. Semakin tinggi COP yang dimiliki oleh suatu mesin refrigerasi
maka akan semakin baik mesin refrigerasi tersebut. COP tidak mempunyai
satuan karena merupakan perbandingan antara besarnya panas yang

23

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

diserap evaporator (h1 – h4) dengan kerja spesifik kompresor (h2 − h1)
dirumuskan sebagai berikut :

COP =

(

)

(

)

.............................................................................(2.6)

Dimana : h1 = entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg)
h2 = entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)
h4 = entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)
Dengan bantuan diagram tekanan-entalpi, nilai-nilai entalpi disetiap proses
dapat diketahui. Dengan diketahuinya h1, h2, h3, dan h4 maka kerja kompresor,
laju aliran kalor yang dilepas kondensor, laju aliran yang dihisap evaporator dan
COP dalam siklus kompresi uap standar di atas dapat dihitung. Dalam
penggunaan

diagram

entalpi-tekanan

tergantung

jenis

bahan

pendingin

(refrigeran) yang dipakai. Untuk diagram tekanan-entalpi pada jenis refrigeran
134a dapat dilihat pada Gambar 2.10.

24

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 2.10. Diagram tekanan-entalpi R-134a

25

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Komponen-Komponen Mesin Pendingin
a) Kompresor
Alat mesin pendingin ini menggunakan kompresor merk Thecumseh dengan
daya 1/8

PK. Gambar 3.1 menunjukkan kompresor yang digunakan dalam

pembuatan alat mesin pendingin :

Gambar 3.1 Kompresor.
b) Kondenser
Kondenser yang digunakan dalam pembuatan mesin pendingin adalah jenis
pipa dengan jari-jari penguat. Tinggi kondensor 70 cm, lebar 25 cm, diameter pipa

26

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5 mm, jarak antara sirip 5 mm dan panjang kondensor 350 mm, lebih jelasnya di
tunjukan pada Gambar 3.2 :

Gambar 3.2 Kondenser.
c) Pipa kapiler
Panjang pipa kapiler yang digunakan 150 cm dengan diameter dalam pipa
1,7 mm dan bahan yang digunakan tembaga. Gambar 3.3 menunjukkan pipa
kapiler yang digunakan :

27

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.3 Pipa Kapiler.
Dalam pembuatan mesin pendingin pemanasan lanjut, pipa kapiler
dililitkan keseluruh keluar evaporator. Setelah dililitkan perlu dibungkus dengan
isolator agar kalor tidak merambat keluar melalui media udara sekitar. Tujuan dari
pipa kapiler dililitkan agar kalor yang ada dalam pipa kapiler dapat memanaskan
saluran keluar evaporator sehingga saat refigeran masuk ke dalam kompresor
dalam keadaan benar-benar gas dan tidak ada campuran air. Gambar 3.4a dan
Gambar 3.4b menunjukkan pipa kapiler yang dililitkan melalui saluran keluar
evaporator dan diberi isolator berupa gabus dan selotip.

28

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.4a Pipa Kapiler Dililitkan.

Gambar 3.4b Pipa Kapiler Diisolasi.

Tujuan dari diberi isolator pada pipa kapiler yang dililitkan adalah agar kalor yang
terdapat pada pipa kapiler yang keluar dari kondensor tidak terbuang dan
terpengaruh suhu sekitar.
d) Evaporator
Jenis evaporator yang digunakan pada mesin pendingin ini adalah pipa
tembaga dengan panjang 2 m dan diameter 8 mm yang dililitkan pada tabung
dengan diameter 160 mm dan tinggi 170 mm. Gambar 3.5. memperlihatkan
gambar evaporator yang dipergunakan dalam mesin pendingin.

29

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.5 Evaporator.
e) Filter
Dalam pembuatan mesin pendingin harus menggunakan filter

untuk

menyaring kotoran agar tidak masuk ke dalam sebuah sistem pendingin dan
masuk ke dalam kompresor. Filter yang digunakan memiliki dimensi panjang 9
cm dan diameter 19,4 mm. Gambar 3.6 menunjukkan gambar filter yang
digunakan dalam pembuatan alat mesin pendingin :

Gambar 3.6 Filter.

30

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

f) Pompa
Dalam mesin pendingin ini, memerlukan pompa juga yang berfungsi untuk
mengalirkan refrigeran sekunder untuk melewati wadah yang berisi air. Pompa
yang di pakai adalah pompa aquarium yang head pompanya 8,3 cm dan
berkapasitas 80 liter/jam . Gambar 3.7 memperlihatkan pompa yang digunakan:

Gambar 3.7 Pompa.
g) Pipa tembaga
Pipa tembaga disini digunakan sebagai tempat aliran fluida yang di
pompakan. Panjang tembaga yang dipakai 4 m dan diameter 0,8 mm. Pipa
tembaga di buat spiral agar dapat memenuhi wadah kedua yang berisi air yang
akan didinginkan. Gambar 3.8 memperlihatkan pipa tembaga yang digunakan:

31

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.8 Pipa Tembaga.
h) Tabung air
Tabung digunakan buat wadah air yang akan didinginkan oleh refrigeran
sekunder. Berdiameter 160 mm dan tinggi 170 mm dan dibungkus dengan
isolator. Gambar 3.9 menunjukan tabung yang digunakan:

Gambar 3. 9 Tabung Air.

32

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3.2. Peralatan Pendukung Pembuatan Alat
a) Tube cutter
Tube cutter adalah jenis alat yang biasa digunakan untuk memotong pipa.
Hasil potongan menggunakan tube cutter akan lebih bersih, lebih cepat, dan lebih
nyaman dibandingkan memotong pipa dengan menggunakan gergaji besi. Berikut
Gambar 3.10 menunjukkan tube cutter yang digunakan dalam pembuatan alat :

Gambar 3.10 Tube Cutter.
b) Pelebar pipa
Pelebar pipa adalah alat yang digunakan untuk memperbesar diameter pada
pipa. Ukuran dari diameter alat pelebar pipa sangat bervariasi tergantung dari
kebutuhan. Tujuan dari pipa dilebarkan adalah agar saat kedua pipa di sambung
dengan las dampat menempel lebih kuat dibanding dengan disambung tanpa
melakukan proses pelebaran pipa. Gambar 3.11 menunjukkan alat pelebar pipa :

33

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.11 Pelebar Pipa.
c) Tang
Tang adalah alat bantu yang berbentuk seperti gunting dan berguna untuk
mencapit, memotong dan mengencangkan baut. Jenis-jenis dari tang bermacammacam dibedakan berdasarkan fungsinya. Namun pada pembuatan alat pendingin
ini menggunakan tang jenis kombinasi yang sangat membantu dalam proses
pengelasan dan pengencangan baut. Gambar 3.12 memperlihatkan tang yang
digunakan sebagai alat pembantudalam pembuatan mesin pendingin :

Gambar 3.12 Tang.

34

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

d) Pompa vakum
Pompa vakum adalah salah satu jenis pompa yang bekerja dengan cara
menghisap. Suatu sistem pendingin harus dalam keadaan vakum sebelum diisi
refrigeran. Untuk mengetahui apakah sudah vakum dapat dilihat pada jarum
indikator manometer berada pada dibawah 0 bar. Gambar 3.13 memperlihatkan
pompa vakum yang digunakan :

Gambar 3.13 Pompa Vakum.
e) Manifold gauge
Manifold gauge adalah alat yang berfungsi untuk mengukur tekanan pada
sistem pendingin. Manifold gauge yang dipakai dalam pembuatan alat ini adalah
jenis single manifold gauge. Dalam pembuatan alat ini menggunakan 2 buah
single manifold gauge yang akan digunakan untuk mengukur tekanan masuk dan
tekanan keluar, jadi membutuhkan 2 jenis manifold gauge yaitu manifold gauge
tekanan tinggi dan tekanan rendah. Berikut Gambar 3.14 menunjukkan single

35

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

manifold gauge tekanan tinggi (warna merah) dimana angka skala tertera sampai
500 psi. Gambar 3.15 menunjukkan single manifold tekanan rendah (warna biru)
dimana angka skala tertera hanya sampai 220 psi.

Gambar 3.14 Manifold Tekanan 0-500 Psi

Gambar 3.15 Manifold Tekanan 0-220 Psi

36

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

f) Alat las
Dalam pembuatan mesin pendingin dibutuhkan peralatan las yang berguna
untuk menyambung besin untuk membuat kerangka ( body mesin), selain itu
penyambungan menggunakan alat las juga dibutuhkan dalam penyambungan pipa
kapiler dan sambunga pipa-pipa menuju komponen-komponen utama mesin
pendingin. Gambar 3.16 menunjukkan alat las gas yang digunakan untuk
menyambung pipa kapiler dan komponen-komponen mesin pendingin. Sedangkan
untuk pembuatan body atau kerangka mesin menggunakan las listrik.

Gambar 3.16 Alat Las.
g) Bahan las
Bahan las atau bahan tambah yang digunakan dalam penyambungan pipa
kapiler menggunakan bahan tambah perak k